2.2 细胞中的无机物 课件-2025-2026学年高一上学期必修1生物人教版（2019）

第2单元 “细胞工厂”的物质组成 雕刻的石像无论多么栩栩如生，人们也不会认为它是生物。生物体是由细胞构成的，石头当然不是。细胞和石头都是由分子组成的，为什么细胞能表现出生命的特征呢？是因为细胞内有什么非物质的“活力”因素吗？是细胞里含有特殊的“生命元素”吗？是组成细胞的分子有什么特殊之处吗？ 研究组成细胞的分子，实际上就是在探寻生命的物质基础，帮助我们建立科学的生命观。 云岗石窟大佛 生石花 第2单元 “细胞工厂”的物质组成 1.“细胞工厂”有哪些物质？ 2.“细胞工厂”的基础环境和原料是什么？ 3.“细胞工厂”的能源和建筑材料是什么？ 4.“细胞工厂”的工人是谁？ 5.“细胞工厂”的设计蓝图和临时指令是什么？ 第 2单元 2.1 细胞中的元素和化合物 2.2 细胞中的无机物 2.3 细胞中的糖类和脂质 2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者 2.5 核酸是遗传信息的携带者 2.2“细胞工厂”的基础环境和原料是什么 学习目标 1.通过讨论和分析表格、图和文字资料，在一系列相关问题的引导下，不同存在形式下水的作用及其与生命活动的关系，提升学生的科学思维 2.基于一系列事实、资料及图表的分析，总结出无机盐的功能，提升学生分析问题和归纳概括的能力 目录 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动1：归纳水的含量特点 活动2：认识水的微观结构 活动3：水的存在形式和作用 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 活动：无机盐的存在形式和作用 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 一个人在极限状态下，可以坚持20天以上不进食，但是缺水不能超过1天；地球表面约3/4的部分是水；细胞内含量最多的化合物是水；地球上最早生命起源于海洋。你了解哪些生命活动和水有关的？ 活动1：归纳水的含量特点 不同生物体内水的含量 哺乳动物 65% 高等植物 60-80% 蛙 78% 鱼类 80-85% 藻类 90% 水母 97% 问题：从上表中数据中你能得出什么结论？ 特点1：不同生物的含水量不同，水生生物>陆生生物 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动1：归纳水的含量特点 问题：上述两幅图片说明了什么？ 同种生物在不同发育时期的含水量 幼体 > 成体 > 老年 特点2：同种生物不同发育时期的含水量不同 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动1：归纳水的含量特点 特点3：同种生物不同器官的含水量不同 人体中不同器官/组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 所占比例 10% 22% 76% 79% 83% 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 问题：根据上表中数据你能得出什么结论？ 水的含量特点： 1.不同生物的含水量不同 2.同种生物的不同发育时期含水量不同 3.同种生物的不同器官含水量不同 人体中不同器官/组织中水的含量 组织器官 牙齿 骨骼 骨骼肌 心肌 血液 所占比例 10% 22% 76% 79% 83% 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 问题：血液含水83%，形态川流不息，心肌含水79%，形态却很坚实，为何两者含水量接近，形态却差别很大？ 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动2：认识水的微观结构 阅读教材P20—P21的小字部分，回答下列问题 问题1：水分子中H、O原子的结合方式和带电荷情况如何？为什么水是一种良好的溶剂？ 问题2：水分子的氢键是怎样形成的？为什么在常温状态下有流动性？ 问题3：为什么说水对维持生命系统的稳定性十分重要？ 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动2：认识水的微观结构 问题1：水分子中H、O原子的结合方式和带电荷情况如何？为什么水是一种良好的溶剂？ 问题2：水分子的氢键是怎样形成的？为什么在常温状态下有流动性？ 问题3：为什么说水对维持生命系统的稳定性十分重要？ 带正电荷或负电荷的分子（或离子）都容易与水结合，因此，水是良好的溶剂 结合方式：共用电子对； 氧端带负电，氢端带正电； 由于水分子的极性，当一个水分子的氧端靠近另一个水分子的氢端时，它们之间的静电吸引作用形成一种弱的引力，这种引力称为氢键 由于氢键的存在，水具有较高的的比热容，这意味着水的温度相对不容易发生改变，水的这种特性，对于维持生命系统的稳定性十分重要 氢键比较弱，易被破坏，只能维持极短时间，这样氢键不断地断裂，又不断地形成，使水在常温下能够维持液体状态，具有 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 由于氢键的不稳定性，绝大部分的水呈游离状态，可以自由流动，叫作自由水，如血液中的水。 一部分的水与细胞中的其他物质如蛋白质、多糖结合，失去流动性和溶解性，叫作结合水。结合水是细胞结构的重要组成成分，赋予各种组织、器官一定形态、硬度和弹性，如心脏中的水。 现在你能解释心肌和血液形态上的区别吗？ 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 1.水蜜桃香甜多汁，当你咬开水蜜桃时，冒出的汁水主要是什么形式的水？有哪些物质溶解在其中？这说明自由水有什么功能？ 2.回忆初中所学的知识，植物光合作用需要水的参，这又说明自由水有什么功能？ 3.血液中含自由水较多，你是否能根据血液功能判断自由水的功能？血液是由血细胞和血浆组成，离开血浆的血细胞很快就会死亡，这又说明自由水可以为细胞提供什么环境？ 自由水；糖类、氨基酸、无机盐等；自由水能作良好的溶剂 参与细胞内的生化反应 运输营养物质和代谢废物 自由水为细胞提供液体环境 自由水的作用/功能： 1.是细胞内良好的溶剂 2.参与许多生化反应 3.为细胞提供液体环境 4.运送营养物质和代谢废物 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 结合水有什么作用呢？请大家阅读教材P21 细胞结构的重要组成部分 赋予各种组织、器官一定形态、硬度和弹性 结合水的作用/功能： 1.细胞结构的重要组成部分 2.赋予各种组织、器官一定形态、硬度和弹性 自由水与结合水存在着怎样的联系呢？ 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 事实1：晒干的小麦种子经浸泡后可以正常萌发，而未经处理的小麦种子则不能。 问题：为什么晒干的种子无法萌发，而浸泡处理的小麦种子却可以萌发？晒干种子与浸泡种子相比，生命活力较高的是哪个？由此你能得出什么结论？ 晒干的种子自由水少，细胞代谢弱，种子无法萌发； 种子浸泡后自由水增加，细胞代谢增强，种子就能萌发。 结论：细胞中自由水含量越多，细胞的代谢越旺盛 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 事实2:将晒干的种子放在试管内，用酒精灯高温加热，试管内壁上出现水珠，将种子取出后继续浸泡，则种子不能萌发。 问题：高温烘烤晒干的小麦种子产生的是什么形式的水？此时种子无法萌发说明什么？ 结合水 种子失去结合水，破坏了细胞的结构，细胞失活。 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 事实3：敲开新鲜鸡蛋后，蛋清是液态胶质的存在状态，若鸡蛋变质，蛋清是呈水样的游离状态。 问题：新鲜状态的鸡蛋和变质鸡蛋中的水分别主要以什么形式存在？这说明两者间的关系是怎样的？ 新鲜状态的鸡蛋中主要是自由水，变质鸡蛋中的水主要是自由水 结论：结合水和自由水之间可以相互转化 任务一：组成“细胞工厂”的基础环境——水 活动3：水的存在形式及作用 问题：北方冬小麦在冬天来临前，结合水的比例会上升，这是为什么？你能否据此推断自由水和结合水的比例与植物抗逆性之间的关系？ 结合水比例上升，防止自由水过多导致结冰而损害自身。 细胞中自由水所占的比例越大，细胞代谢就越旺盛； 结合水越多，细胞抵抗干旱和寒冷等不良环境的能力就越强。 练习1：下列关于水的含量的叙述，不正确的是    （     ） A.水是人体细胞中含量最多的化合物          B.细胞的代谢旺盛，自由水的含量增多 C.休眠或越冬的植物体内自由水与结合水的比值下降     D.衰老的细胞中含水量增多 练习2：关于细胞中水的叙述，错误的是 （   ） A．水是极性分子，因此可作为良好的溶剂     B．结合水是细胞结构的重要组成部分 C．风干后的种子中自由水/结合水的比值升高 D．北方冬小麦能通过降低自由水的比例，提高对低温的抗性 D C 将小麦种子直接在酒精灯火焰上燃烧，烧尽时会看到灰白色的粉末，粉末是什么物质呢？ 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 问题探讨 右侧是某种运动员饮料的化学成分表。 请回忆初中所学知识，结合此表讨论以下问题。 讨论：表中哪些成分属于无机盐？为什么要在运动员喝的饮料中添加无机盐？无机盐在细胞的生活中起什么作用？ 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 资料1： 问题：为什么缺磷会影响植物的生长发育？ 活动：无机盐的存在形式及作用 磷是细胞膜、细胞核等结构和其他重要化合物的重要成分，缺磷会抑制新细胞的形成，导致植物生长停滞。 问题：为什么缺镁会影响植物的光合作用？ 光合作用的进行离不开叶绿素，镁是叶绿素的重要组成成分，缺镁叶绿素合成受阻，光合作用受到影响。 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 资料1： 问题：为什么人体缺铁会导致贫血？ 活动：无机盐的存在形式及作用 血红蛋白减少和红细胞减少都会导致贫血。血红蛋白分子不能缺少铁元素，缺铁导致血红蛋白合成受阻，从而引起贫血。 问题：上述3个实例说明无机盐具有什么功能？ 无机盐是细胞必不可少的许多化合物的成分 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 问题: 足球运动员在激烈比赛中有时会出现肌肉抽搐的现象，大量出汗后为什么会出现肌肉抽搐的症状？ 活动：无机盐的存在形式及作用 缺Ca2+； 问题：人体内缺乏Na+会引发什么病症？ 事实：B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺少B往往“花而不实”。 人体内缺乏Na+会引起神经、肌肉的兴奋性降低，最终引发肌肉酸痛、无力等 问题：根据上述事例说明无机盐有什么功能？ 无机盐对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 问题：什么是生理盐水？输液的时候为什么要将药物溶解在生理盐水中而不是蒸馏水？ 生理盐水与人体细胞所处的液体环境的浓度相同（等渗溶液） 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 活动：无机盐的存在形式及作用 问题：这个事例说明无机盐有什么功能？ 无机盐可以维持渗透压 任务二：组成“细胞工厂”的原料——无机盐 活动：无机盐的存在形式及作用 无机盐可以维持PH 问题：人体剧烈活动后会产生乳酸导致肌肉酸痛，为什么体液的PH却没有因此而明显降低？ 体液中存在缓冲物质可以调节PH（如H2C03/HCO3-等） 问题：上述事例说明无机盐有什么功能？ 无机盐的作用/功能： 1.是细胞必不可少的许多化合物的成分 2.对于维持细胞和生物体的生命活动有重要作用 3.无机盐可以维持渗透压 4.无机盐可以维持PH 练习1：广告语“聪明的妈妈会用心（锌）”道出了锌的重要性。研究发现生物体内有70多种酶（其作用是催化细胞内的代谢反应）的活性与Zn2+有关，这说明无机盐（    ） A．对维持酸碱平衡有重要作用 B．对维持细胞形态有重要作用 C．对维持生物体的生命活动有重要作用 D．对调节细胞内溶液的浓度有重要作用 练习2：下图是一种叶绿素分子(左)和血红素分子(右)的局部结构简图,下列说法错误的是(　　) A.合成叶绿素和血红素分别需要Mg和Fe B.植物体缺Mg会影响光合作用 C.人体缺Fe会影响血红素对氧的运输 D.Mg和Fe分别存在于植物细胞和动物细胞中 D C 课堂小结 细胞中的无机物 水 无机盐 存在形式 自由水 结合水 概念 作用 呈游离状态，可以自由流动 1.良好的溶剂 2.参与多种生化反应 3.为细胞提供液体环境 4.运送营养物质和代谢废物 概念 作用 与细胞内的其他物质相结合 细胞结构的重要组成部分 存在形式 作用 多数以离子形式存在，少数以化合物形式存在 1.是细胞必不可少的许多化合物的成分 3.维持渗透压 2.维持细胞和生物体的生命活动 4.维持PH 同学们下节课再见！ $$